专利名称：一种利用工业副产石膏生产α型半水石膏的工艺方法
技术领域：
本发明涉及到生产a型半水石膏的工艺方法，具体地讲，涉及到一种利用工业副产石膏生产a型半水石膏的工艺方法。
背景技术：
石膏是一种“绿色”的材料，在建筑业和其他工业中有着广泛的应用。石膏在生产过程中能耗低、环境污染少，可以回收处理循环使用，因而，石膏产业有着良好的发展前景。尤其是当前电力、化工等工业生产过程排放大量的副产石膏，例如燃煤电厂烟气脱硫产生的脱硫石膏，磷肥产生的副产物磷石膏，陶瓷厂产生的副产物陶模石膏，以及其他化工厂产生的钛石膏，柠檬石膏等等。中国工业副产石膏的年排放能力已近亿吨，堆积占地，污染环境，如能综合利用，可以成为发展循环经济的重要资源。石膏是一种气硬性胶凝材料。二水石膏在一定的条件下脱水可以制得半水石膏即CaS04 *1/240。半水石膏与水混合后可以制得一定强度的硬化体，因而广泛用于建筑建·材工业。半水石膏有a型和3型两种晶形，两种半水石膏的水化硬化体的物理力学性能有很大的差别。建筑石膏，大多以P型半水石膏为主，一般抗压强度在5 15MPa ;在一些条件下，例如模具、流平地面、玻璃纤维增强石膏制品等方面需要更高强度的石膏硬化体，a型半水石膏的抗压强度可以达到25 lOOMPa，因而，以a型半水石膏为主的的石膏也称为a型高强石膏。a型半水石膏要在100°C以上饱和蒸气条件下才能生成，以天然石膏为原料生产a型半水石膏已有多年的历史，主要有三种类型生产方法一、蒸压法，即干法是最早采用的工业化生产方法。是将天然石膏破碎成块置于蒸压釜内，然后通入饱和蒸气，使其在120 160°C温度的蒸汽压力下，经过5-10小时左右的蒸压处理，转变成为a型半水石膏。再通过干燥，磨细得到a型高强石膏粉。该方法工艺简单，单釜生产能力较大；但是产品质量较差，质量波动大，一般强度在30MPa左右。二、压力溶液法，即湿法是将天然石膏经过破碎磨细后，与水混合制备成料浆，并加入一些能够促使结晶转化的外加剂或称为转晶剂，然后将料浆加入带有蒸汽夹套的蒸压反应釜内，一面进行搅拌，一面在夹套内通入蒸汽进行加热，使釜内达到120-160°C的温度的蒸压条件下，经过3-6小时左右反应后，二水石膏转变成为结晶良好的a型半水石膏。然后排汽降压，放出料浆进行脱水、洗涤、干燥和磨细，制得a型高强石膏粉。该方法提供了良好的固液相反应条件，可以生产优质的a型半水石膏，强度可以达到30 lOOMPa。但是此法工艺比较复杂，生产效率较低，生产能力较小，因而能耗和生产成本都较高。三、常压盐溶液法是将磨细后的二水石膏与加有转晶剂的盐溶液混合，加入到反应容器内在常压条件下进行煮沸，使二水石膏转变成为a型半水石膏。然后经脱水，洗涤和干燥，制得a型高强石膏粉。
该方法不需要压力容器，可以减少设备投资。但是工艺条件严格，反应时间较长，产品强度不高。目前还处于实验室试验阶段，还未见到工业化生产的实例。工业副产石膏一般呈潮湿粉状，附着水较多，并含有一些杂质，但是二水石膏含量较高，尤其是脱硫石膏，一般二水石膏含量达到90%以上，具有品位高、有害杂质少的特点。如能利用脱硫石膏，磷石膏等副产石膏生产a型高强石膏粉，不仅可以提高副产石膏的附加值，也是扩大副产石膏利用的良好途径。为此，国内外不少研究者对利用工业副产石膏制取a型半水石膏进行了研究工作。不论蒸压法、压力溶液法还是常压盐溶液法都取得了一些成果。但是都还存以下难以克服的问题I、利用蒸压法生产，在反应釜内蒸压处理时间较长，生产效率低， 生产成本较高，影响了副产石膏利用的价值；需要把粉状副产石膏预先成球，物料反应很不均匀，质量波动很大。2、利用压力溶液法，需要进行液固分离，不仅工艺复杂，而且极易引起部分半水石膏的水化，造成质量损失。3、利用常压盐溶液法，工艺条件严格，反应时间较长，转晶剂消耗量大。而且，需要进行脱水，洗涤和干燥等工艺，极易引起部分半水石膏的重新水化，造成强度损失，产品强度不高。
发明内容
本发明的目的就是要提供一种可提高产品强度、简化工序、质量稳定的利用工业副产石膏生产a型半水石膏的工艺方法。实现本发明的一种利用工业副产石膏生产a型半水石膏的工艺方法是一、原料混合料的选用及配制原料混合料由工业副产石膏、转晶剂、分散剂、晶种和水组成，并按下列重量)配制工业副产石膏90.90-98. 89% ；转晶剂0.10-1. 00% ;分散剂0.01-0. 10% ;晶种0-3.00%;水1-5.00%。所述的工业副产石膏是以二水硫酸钙(CaSO4. 2H20)为主要成分，纯度在85%以上，附着水含量在5-15%的脱硫石骨、磷石骨、陶模石骨、钛石骨及朽1檬石骨。所述的转晶剂是指可以促进晶形转化，形成a型半水石膏的物质。转晶剂是有机羧酸，如富马酸、马来酸、酪朊酸、酒石酸、油酸、丁二酸；有机酸盐，如柠檬酸钠、松香酸钠、木质磺酸钠；二价或三价金属离子的无机盐，如硫酸铝、氟硅酸镁、硫酸镁。所述的分散剂是一类可以降低系统表面张力，促进转晶剂渗透和分散的表面活性齐IJ。分散剂是离子型或非离子型的表面活性剂，如木质磺酸盐、萘磺酸盐、烷基磺酸盐，月旨肪醇聚氧乙烯醚。所述的晶种是经细磨后的a型半水石膏粉，细度小于150目。可以帮助晶核的形成，促进结晶的转化。所用的水是洁净饮用水，用于配置转晶剂和分散剂溶液。二、生产工艺步骤原料混合料的选用及配制完成后进行的工艺步骤是(一)首先将转晶剂、分散剂分别加水配置成为水溶液，再将工业副产石膏、晶种与转晶剂和分散剂水溶液一起混合均匀成为半干态混合料，混合料附着水总含量< 20% ；( 二)将混合料加入釜内后，关闭加料口，混合料一面被搅拌运行，一面被逐渐加热，物料中的附着水蒸发形成饱和蒸气，在釜内温度达到120 160°C，蒸汽压力达到
0.20 0. 60MPa，恒温蒸压处理0. 5-2. 5小时后，二水石膏脱水转化为a型半水石膏。 (三)蒸压处理完成后，开启排汽阀，排汽降温降压，压力降到常压，维持温度在100-120°C进行干燥作业，直至物料完全干燥后打开出料阀出料。(四)干燥的物料送入磨机进行细磨即可制得a型半水石膏粉成品。采用本发明的利用工业副产石膏生产a型高强石膏的方法，具有显著的优点(I)工艺简捷，直接利用工业副产石膏，既不需要将粉状原料压制成球或块，也不需要加水制成料浆，而是将混有晶种和转晶剂、分散剂水溶液的工业副产石膏混合料直接蒸压处理制取a型半水石膏。(2)蒸压处理与干燥作业都在同一蒸压釜内相继进行，结晶转化良好，干燥运行稳定，产品质量优良。(3)半干法蒸压处理，效率高，能耗低，成本低。本发明的利用工业副产石膏生产a型半水石膏的工艺方法，既不需要预先将原料干燥再压制成球块或加水制成料浆，也不必在蒸压处理之后进行液固分离。在简化工艺的前提下，利用工业副产石膏粉状物料颗粒细小的特点，缩短了蒸压反应时间和干燥时间，提闻了广品质量。因此，本发明的利用工业副产石膏生产a型半水石膏的工艺方法具有很好的应用前景。
具体实施例方式实现本发明的具体实施方式
是一、首先进行原料混合料的选用并按下列重量)配制脱硫石骨纯度93 *%，附着水10 *%，94. 32 ；转晶剂柠檬酸钠0. 01% +硫酸铝0. 85% ;分散剂木质磺酸钠0.08%;晶种a型半水石膏粉，细度小于150目I. 48% ；水清洁饮用水3.26%;二、原料混合料选定后按下列生产工艺步骤进行(一 )将作为转晶剂的柠檬酸钠0. 01% +硫酸铝0. 85%、作为分散剂的木质磺酸钠0. 08%溶解于3. 26%水，配制成为水溶液；将脱硫石膏和晶种加入混料机内进行搅拌混合，同时加入转晶剂、分散剂水溶液，搅拌均匀成为半干混合料。(二)将混合料加入蒸压反应爸内，关闭加料口，启动蒸压反应爸搅拌桨叶,在夹套内通入蒸汽开始加热，控制蒸汽压力，调节加热温度，使反应釜内混合料逐步升温度，附着水蒸发后釜内蒸汽压力也随之升高，逐步升高达到155°C，压力达到0. 55MPa，恒温60分钟；(三)开启排汽阀进行排汽降压，当釜内压力降到常压，维持温度为110°C，转入干燥作业，继续运行直到物料完全干燥；
(四)当物料完全干燥，没有水蒸汽排出，即可打开出料阀门进行出料；出料冷却后，在磨机内细磨后即得a型半水石膏，检验45°C干燥抗压强度可以达到50MPa以上。
权利要求
1.一种利用工业副产石膏生产a型半水石膏的工艺方法，其特征在于 一、原料混合料的选用及配制 原料混合料由工业副产石膏、转晶剂、分散剂、晶种和水组成，并按下列重量(％)配制 工业副产石膏90. 90-98. 89% ；转晶剂:0. 10-1. 00% ； 分散剂=0.01-0. 10% ；晶种0-3. 00% ；水1-5. 00% ； 二、生产工艺步骤 原料混合料的选用及配制完成后进行的工艺步骤是 (一)首先将转晶剂、分散剂分别加水配置成为水溶液，再将工业副产石膏、晶种与转晶剂和分散剂水溶液一起混合均匀成为半干态混合料，混合料附着水总含量< 20% ； (二)将混合料加入釜内后，关闭加料口，混合料一面被搅拌运行，一面被逐渐加热，物料中的附着水蒸发形成饱和蒸气，在釜内温度达到120 160°C，蒸汽压力达到0. 20 .0.60MPa，恒温蒸压处理0. 5-2. 5小时后，二水石膏脱水转化为a型半水石膏； (三)蒸压处理完成后，开启排汽阀，排汽降温降压，压力降到常压，维持温度在.100-120°C进行干燥作业，直至物料完全干燥后打开出料阀出料； (四)干燥的物料送入磨机进行细磨即可制得a型半水石膏粉成品。
2.根据权利要求I所述的一种利用工业副产石膏生产a型半水石膏的工艺方法，其特征在于所述的工业副产石膏是以二水硫酸钙为主要成分，纯度在85%以上，附着水含量在5-15%的脱硫石骨、磷石骨、陶模石骨、钛石骨及朽1檬石骨。
3.根据权利要求I所述的一种利用工业副产石膏生产a型半水石膏的工艺方法，其特征在于所述的转晶剂是指可以促进晶形转化，形成a型半水石膏的物质，转晶剂是有机羧酸，如富马酸、马来酸、酪朊酸、酒石酸、油酸、丁二酸；有机酸盐，如柠檬酸钠、松香酸钠、木质磺酸钠；二价或三价金属离子的无机盐，如硫酸铝、氟硅酸镁、硫酸镁。
4.所述的分散剂是一类可以降低系统表面张力，促进转晶剂渗透和分散的表面活性齐IJ，分散剂是离子型或非离子型的表面活性剂，如木质磺酸盐、萘磺酸盐、烷基磺酸盐，脂肪醇聚氧乙烯醚。
5.根据权利要求I所述的一种利用工业副产石膏生产a型半水石膏的工艺方法，其特征在于 一、首先进行原料混合料的选用并按下列重量)配制 脱硫石骨纯度93 *%，附着水10 *%，94. 32 ； 转晶剂柠檬酸钠0. 01% +硫酸铝0. 85% ; 分散剂木质磺酸钠0. 08% ; 晶种a型半水石膏粉，细度小于150目I. 48% ; 水清洁饮用水3. 26% ； 二、原料混合料选定后按下列生产工艺步骤进行 (一)将作为转晶剂的柠檬酸钠0.01% +硫酸铝0. 85%、作为分散剂的木质磺酸钠`0.08%溶解于3. 26%水，配制成为水溶液；将脱硫石膏和晶种加入混料机内进行搅拌混合，同时加入转晶剂、分散剂水溶液，搅拌均匀成为半干混合料； (二)将混合料加入蒸压反应爸内，关闭加料口，启动蒸压反应爸搅拌桨叶，在夹套内通入蒸汽开始加热，控制蒸汽压力，调节加热温度，使反应釜内混合料逐步升温度，附着水蒸发后釜内蒸汽压力也随之升高，逐步升高达到155°C，压力达到0. 55MPa，恒温60分钟； (三)开启排汽阀进行排汽降压，当釜内压力降到常压，维持温度为110°C，转入干燥作业，继续运行直到物料完全干燥； (四)当物料完全干燥，没有水蒸汽排出，即可打开出料阀门进行出料；出料冷却后，在磨机内细磨后即得a型半水石膏，检验45°C干燥抗压强度可以达到50MPa以上。
全文摘要
本发明提供了一种可提高产品强度、简化工序、质量稳定的利用工业副产石膏生产α型半水石膏的工艺方法，该方法生产的α型半水石膏的原料混合料由工业副产石膏、转晶剂、分散剂、晶种和水组成，其工艺步骤简捷，直接利用工业副产石膏，既不需要将粉状原料压制成球或块，也不需要加水制成料浆，而是将混有晶种和转晶剂、分散剂水溶液的工业副产石膏混合料直接蒸压处理制取α型半水石膏；蒸压处理与干燥作业都在同一蒸压釜内相继进行，结晶转化良好，干燥运行稳定，产品质量优良；半干法蒸压处理，效率高，能耗低，成本低。因此，本发明的利用工业副产石膏生产α型半水石膏的工艺方法具有很好的应用前景。
文档编号C04B11/024GK102745923SQ20111010125
公开日2012年10月24日 申请日期2011年4月22日 优先权日2011年4月22日
发明者方承仕, 李莹, 段鹏选, 苗元超 申请人:北京建筑材料科学研究总院有限公司, 方承仕